contaminacion termo electrica

5/9/2018 contaminacion termo electrica - slidepdf.com

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GENERACIÓN TERMOELÉCTRICA Y CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

Héctor Bajano, Laura E. Dawidowski, Silvia L. Reich*, Carlos Rickert,Carlos A. Romero, Aldo O. Vicente y Darío R. Gómez

Grupo Monitoreo Ambiental - Unidad de Actividad QuímicaComisión Nacional de Energía Atómica

Avenida del Libertador 8250 – (1429) Buenos Aires – ArgentinaFax: (541) 754 7130

e-mail: [email protected]

Palabras Claves: Factores de emisión, diagnósticos fuente - receptor, normas

RESUMEN

A partir de 1994, mediante un acuerdo de Cooperación entre la Secretaría de Energía, laComisión Nacional de Energía Atómica y el Ente Nacional Regulador de la Electricidad, el GrupoMonitoreo Ambiental realiza mediciones de los principales contaminantes provenientes de la combustiónfósil tanto en las chimeneas de centrales termoeléctricas como en el aire ambiente en la vecindad de lasmismas. Aquí se presentan resultados de factores de emisión de óxidos de nitrógeno, diagnósticos delvínculo fuente-receptor a través de redes neuronales y una revisión del desarrollo de la Guía

Metodológica para la Evaluación del Impacto Ambiental Atmosférico (1).

INTRODUCCIÓN

El Grupo Monitoreo Ambiental de la Comisión Nacional de Energía Atómica ha centrado suinterés en tres actividades dentro del área de evaluación de la contaminación atmosférica:

• medición de fuentes fijas,• medición de calidad de aire,• estrategias de diagnóstico del vínculo fuente-receptor.

En muchas oportunidades el Grupo trabaja asociado a otros laboratorios de la Comisión tales como los

de Fluorescencia por Rayos X y de Microscopía Electrónica de Barrido y con la Escuela de Ciencia yTecnología de la Universidad Nacional de General San Martín.

Las tareas llevadas a cabo en cooperación con el Ente Nacional Regulador de la Electricidad(ENRE) revisten particular importancia ya que permitieron a este organismo tomar acciones correctivaspara disminuir el aporte relativo de las centrales a la contaminación atmosférica. Se realizaronnumerosas campañas que involucraron mediciones en los efluentes de chimenea de alrededor decuarenta centrales termoeléctricas argentinas y campañas de monitoreo de calidad de aire ambiente enla vecindad de las centrales termoeléctricas San Nicolás, Puerto y Costanera donde se han medido a lolargo de períodos relativamente prolongados óxidos de azufre, de nitrógeno y material particulado ensuspensión. Asimismo se ha relevado la calidad de aire en cercanías de la central térmica de la refineríaYPF en Berisso. A solicitud del ENRE se elaboró la Guía Metodológica para la Evaluación del Impacto

Ambiental Atmosférico que fue declarada por este último, en enero de 1997, de observancia obligatoriapara los agentes del mercado eléctrico mayorista que deban presentar al mismo evaluaciones deimpacto ambiental atmosférico o diagnósticos ambientales. En junio de 1997 la Guía fue declarada deinterés parlamentario por la Cámara de Diputados de la Nación.

En este trabajo se discuten algunos de los aportes realizados para contribuir al conocimiento

de la relación existente entre contaminación atmosférica y generación termoeléctrica en la Argentina.

* Escuela de Ciencia y Tecnología - Universidad Nacional de General San Martín



FACTORES DE EMISIÓN DE ÓXIDOS DE NITRÓGENO

Tanto los factores como los inventarios de emisión constituyen herramientas fundamentalespara la gestión de la calidad de aire, siendo empleadas en actividades tales como la evaluación delimpacto de fuentes, la concesión de permisos de operación y el diseño de estrategias de control ymitigación. Si bien desde hace tiempo se ha señalado la conveniencia de disponer de datosprovenientes de mediciones específicas en las fuentes de emisión, es notoria la escasez de los mismosen la Argentina. Los factores de emisión aquí presentados fueron calculados sobre la base de lasmediciones realizadas entre 1994 y 1996 en los gases de emisión de treinta y cinco centrales térmicasque generan la mayor parte de la energía eléctrica de origen fósil del país. Estos factores relacionan lacantidad de óxidos de nitrógeno (NOx) emitidos con la energía del combustible quemado en lasmáquinas térmicas.

La figura 1 muestra la generación de energía eléctrica en la Argentina de acuerdo a su origen(térmico, hidráulico o nuclear) entre 1974 y 1997 (2). En ella pueden observarse

• la política de sustitución de energía de origen térmico convencional por energía hidráulica ynuclear a partir de la década del 70,

• el momento de mínima participación de la energía termoeléctrica (35% en el año 1985),

• la disminución del aporte de energía hidráulica en los años 1988 y 1989 debido a unacondición de baja hidraulicidad, y su sustitución por energía térmica (lograda a partir de unincremento del correspondiente parque térmico), y

• el aumento de la energía termoeléctrica a partir de 1990.

1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997

Térmica

Hidráulica

Nuclear

Térmica

Hidráulica

Nuclear

Térmica

Hidráulica

Nuclear

Térmica

Hidráulica

Nuclear

Térmica

Hidráulica

Nuclear

Térmica

Hidráulica

Nuclear

Térmica

Hidráulica

Nuclear

Térmica

Hidráulica

Nuclear

Térmica

Hidráulica

Nuclear

Térmica

Hidráulica

Nuclear

Térmica

Hidráulica

Nuclear

Térmica

Hidráulica

Nuclear

Térmica

Hidráulica

Nuclear

Térmica

Hidráulica

Nuclear

Térmica

Hidráulica

Nuclear

Térmica

Hidráulica

Nuclear

Térmica

Hidráulica

Nuclear

Térmica

Hidráulica

Nuclear

Térmica

Hidráulica

Nuclear

Térmica

Hidráulica

Nuclear

Térmica

Hidráulica

Nuclear

Térmica

Hidráulica

Nuclear

Térmica

Hidráulica

Nuclear

Térmica

Hidráulica

Nuclear

Térmica

Hidráulica

Nuclear

0

10

20

30

40

50

60

70

M i l l o n e s d e M W h

1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997

Figura 1: Generación de energía eléctrica en Argentina

El uso intensivo del gas natural en centrales eléctricas se promovió a partir del descubrimientode importantes yacimientos a fines de 1970 (3). La participación de esta fuente en el total decombustibles fósiles quemados en el sector de generación aumentó del 38% al 76% gracias a laadaptación masiva de las centrales existentes. En el período en estudio, el 47% de la energía eléctricagenerada fue de origen térmico y la participación del gas natural alcanzó al 78% del consumocorrespondiente. En este contexto, de incremento de la generación termoeléctrica y de preponderanciadel uso de gas natural, la generación de los factores de emisión de óxidos de nitrógeno sobre la base de

las emisiones medidas reviste particular interés.



Adquisición de Datos

En las campañas de medición en centrales térmicas realizadas entre 1994 y 1996 se registraronconcentraciones de óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre (SOx) y material particulado en suspensión(MPS), contenido de oxígeno, humedad, velocidad y temperatura en los gases de chimenea. Losmétodos automáticos de medición empleados fueron el de absorción infrarroja para los SOx (4), el dequÍmico-luminiscencia para los NOx (5) y la retención de partículas en filtros de fibra cerámica para elMPS (6). En la tabla 1 se encuentra información más detallada acerca de los métodos de medición deNOx.

Tabla 1: Métodos de medición empleados para NOx

Método Tipo deAnálisis

Principio Rango deDeterminación

Instrumentode Medición

AnálisisQuímico

Fenil-Disulfónico

Los óxidos de nitrógeno se

convierten a nitratos (NO3

-) en

presencia de O3. Se formadisulfonato de nitrofenilo poragregado de ácido fenildisulfónico. Se mide laabsorbancia del líquido y se

determina así la concentraciónde óxidos de nitrógeno.

150 a 4900 ppm paramuestras de 50 ml

50 a 1600 ppm paramuestras de 150 ml

10 a 300 ppm paramuestras de 800 a1000 ml

--

AnálisisAutomático

Químico-luminiscencia

El NO reacciona con O3 y formaNO2. Cuando el NO2 pasa delestado excitado (NO2*) al estadofundamental (NO2), emite unaradiación cercana al infrarrojo. Laintensidad químico-luminiscentees proporcional a laconcentración de NO alongitudes de onda entre 590 y875 nm.

0 a 2000 ppm

Fondos de escalausados: 250 ppm y1000 ppm

SHIMADZUNOA -7000

Las concentraciones de NOx (mg m-3) se calcularon en base seca a partir de las medicionesrealizadas siempre en condiciones normales de despacho de las centrales. En el momento de lamedición, se registraron también la potencia de la máquina junto con el caudal y las características delcombustible empleado. El caudal volumétrico de los gases de combustión (m3 h-1) fue calculado sobre labase del consumo y composición del combustible, contenido de oxígeno y temperatura mediante uncálculo estequiométrico. La emisión de NOx (kg h-1) es el producto del caudal seco de gases decombustión por la concentración medida.

Los factores de emisión (kg NOx TJ-1) relacionan la cantidad de óxidos de nitrógeno emitidos conla energía del combustible quemado o con la potencia generada y se calculan como cocientes entre laemisión de NOx (kg h-1) y las correspondientes energías (TJ h-1). Hemos simbolizado al factor de emisiónrespecto de la energía consumida como (kg NOx TJ-1|entrada) mientras que (kg NOx TJ-1|salida) es el factorrelativo a la energía generada. Ambos están relacionados mediante el consumo específico de cadamáquina.

Los factores de emisión fueron divididos en dos categorías de acuerdo a las máquinas térmicas,turbinas o calderas.

Factores de emisión de turbinas

Los factores de emisión de NOx de turbinas fueron organizados en cuatro grupos (ver tabla 2 yfigura 2). La tecnología y el año de instalación constituyeron los criterios para caracterizar a los tres

primeros grupos, el último grupo está constituido por un pequeño número de turbinas que no estabanfuncionando adecuadamente en el momento de medición.



Los factores de emisión más bajos corresponden al conjunto de máquinas más modernasinstaladas durante la década del 90. Las turbinas de mayor potencia pertenecen a este grupo yrepresentan la tendencia de incorporación de máquinas al parque de generación termoeléctrica, esto es,mayor potencia y menor emisión. Una de estas máquinas tiene asociado un sistema de inyección deagua mientras que las restantes son de tecnología de bajo NOx (Dry Low NO x ). Generan potencias entre40 y 180 MW y la temperatura de salida de los gases de combustión se encuentra alrededor de los 500°C. Los factores de emisión de este grupo presentan una importante dispersión siendo su valor promedio52 kg NOx TJ-1|entrada, de todos modos esta cifra es comparable a los registrados en publicacionesinternacionales ( ver tabla 3). Una turbina cuya potencia nominal (120 MW) la haría pertenecer a estegrupo, muestra una emisión tal que la coloca fuera de cualquiera de los grupos señalados. Puede serlocalizada en la figura 2 con un factor de emisión de 170 kg NOx TJ-1|entrada operando a la mitad de sucapacidad nominal. Esta turbina, instalada en la década del 90 no tiene asociado control de NO x.

Tabla 2: Factores de emisión de turbinas en Argentina

Grupo PeríodoInstalación

kg NOx TJ-1|entrada kg NOx TJ-1|salida

1 General Electric (Bajo NOx)Westinghouse (Inyección de agua)

Siemens (Bajo NOx)

94-9693-94

52 ± 22 157 ± 68

2 Fiat, Alsthom, General Electric,John Brown,

71-75 174 ± 36 675 ± 130

3 Alsthom, General Electric 83-89 254 ± 17 840 ± 168

-- Malfuncionamiento 321 ± 13 1094 ± 232

Tabla 3: Factores de emisión de turbinas en EE.UU. (7)

kg NOx TJ-1|entrada

Sin control 188

Inyección de vapor 51

Inyección de agua 60

Reducción catalítica 4

Bajo NOx (Dry Low NOX) -

El segundo grupo está mayormente integrado por unidades instaladas entre 1971 y 1975 ycontiene la mayor variedad y cantidad de turbinas, todas ellas sin control. El valor promedio es de 174kg NOx TJ-1|entrada y las temperaturas de salida se encuentran entre 350 y 500 °C. La dispersión de losfactores de emisión, entre 117 y 239 kg NOx TJ-1|entrada, refleja la diversidad de las máquinas que integraneste grupo.

El tercer grupo está formado casi enteramente por turbinas sin control de NO x adquiridascontemporáneamente a la crisis energética de los años 1988 y 1989 y pertenecen a una tecnologíaintermedia entre las del primer y segundo grupo. Exhiben un factor promedio de emisión de 254 kg NO x

TJ-1|entrada. Cuatro de estas siete turbinas operaban originalmente a ciclo abierto y fueron transformadasen 1993 para operar en ciclo combinado. En la figura 2 se puede observar que existe un solapamiento enlas fronteras de los grupos 2 y 3.



0

50

100

150

200

250

300

350

0 50 100 150 200

Potencia nominal (MW )

k g

N O

x T

J - 1 | e

n t r a d a

Con control Sin control '70

Sin control '80 Mal funcionamiento

Figura 2: Factores de emisión de turbinas (kg NOx TJ-1|entrada)

Factores de emisión de calderas

Los factores de emisión de calderas fueron calculados para el quemado de gas natural, fuel oil ymezclas de estos dos combustibles (ver figura 3). A instancias del ENRE, se realizó un esfuerzoespecial de manera de poder medir las emisiones cuando las centrales usan fuel oil que por lo generalocurre durante el período invernal cuando se privilegia satisfacer la mayor demanda de gas natural delsector domiciliario. Los factores de emisión correspondientes al carbón no se presentan por carecer dedatos adecuados acerca de las características del combustible quemado cuando se efectuaron lasmediciones de NOx.

0

50

100

150

200

250

300

350

0 50 100 150 200 250 300 350Potencia (MW)

k g N O x T J - 1 | e n t r a d a

Gas Natural

Fuel Oil

Mezcla

Figura 3: Factores de emisión de calderas (kg NOx TJ-1

|entrada)



Ninguna de las calderas muestreadas poseía sistema de control para NOx siendo la mayoría delos quemadores de tipo frontal y el resto de tipo tangencial. Las emisiones de las calderas dependensobre todo del tipo de quemador y del porcentaje de carga de la máquina en el momento de medición.Los respectivos factores de emisión, graficados en función de la potencia de salida, no muestran por lotanto una organización clara como en el caso de las turbinas de gas. Sin embargo, organizando losfactores de emisión correspondientes a quemadores frontales en función de la carga,independientemente del combustible utilizado, aparecen tres zonas diferenciadas (ver figura 4) convalores de 88, 253 y 340 kg NOx TJ-1|entrada al 100% de carga. Estos grupos tienen que ver con latecnología, cuanto más moderna más bajo. Para quemadores tangenciales el valor promedio es 161 kgNOx TJ-1|entrada. (ver tabla 4).

0

50

100

150

200

250

300

350

60 70 80 90 100 110

Porcentaje de carga (%)

k g N O x - 1 e n t r a d a

Figura 4: Factores de emisión de caldera de quemadores frontales según porcentaje de carga máxima

Las tres regiones pueden ser agrupadas en una única (ver figura 5) al normalizar cada factor deemisión respecto al valor promedio al 100% de carga (tabla 4). Esta distribución sigue razonablementela correlación sugerida por la Organización Mundial de la Salud (8) que en este contexto se expresacomo:

∆EF = 0.0117L2 - 0.5239L + 35.074

donde,

∆EF: porcentaje del valor del factor de emisión respecto al correspondiente al 100% de carga (tabla4)

L: porcentaje de carga

Tabla 4: Factores de emisión de calderas al 100% de carga

Quemador kg NOx TJ-1|entrada

Frontal 1 88

Frontal 2 253

Frontal 3 340

Tangencial 161



-

40.0

80.0

120.0

160.0

60 70 80 90 100 110% carga

V a r i a c i ó n d e l F a

c t o r d e E m i s i ó n ( % )

Gas Natural Mezcla

Fuel Oil Correlación OMS

Figura 5: Variación del factor de emisión de calderas en Argentina

Relevancia de la información

Se ha presentado una caracterización adecuada de las emisiones de NOx del parquetermoeléctrico argentino que puede ser empleada en actividades tales como la realización de inventariosde emisión, estudios comparativos de los sistemas de generación de energía eléctrica, etc.

Los factores de emisión de las turbinas muestran una fuerte relación con la tecnología mientrasque las de las calderas exhiben no sólo dependencia del tipo de quemador sino también de la carga dela máquina. Ambas situaciones merecen atención en el momento de emplear estos valores en laconfección de inventarios de emisión, sobre todo deben tenerse presente las figuras 2 a 5 en loconcerniente a la evaluación de la incertidumbre implícita en los mismos (10).

La expansión actual del parque térmico señala la conveniencia de lograr una mejorcaracterización de los factores de emisión de las turbinas que han ingresado recientemente así como deaquellas que estar por ingresar al mismo. Para ello es necesario realizar nuevas mediciones en lasmáquinas que conforman el grupo 1 de la tabla 4.

ESTRATEGIAS DE DIÁGNOSTICO DEL VÍNCULO FUENTE-RECEPTOR

El Grupo Monitoreo Ambiental ha planeado y ejecutado campañas de monitoreo de calidad deaire ambiente en la vecindad de las centrales termoeléctricas de San Nicolás, Puerto y Costanera dondese han medido a lo largo de períodos de alrededor de cien días óxidos de azufre, de nitrógeno y materialparticulado en suspensión. El propósito de estas campañas ha sido la adquisición de datos de calidadde aire en la zona de influencia de centrales térmicas localizadas en zonas donde existen potencialesproblemas de contaminación atmosférica que no han sido todavía caracterizados.

El diseño de las campañas de monitoreo ambiental, implica caracterizar la ubicación de lossitios de tomas de muestras, así como el número de los mismos para identificar a través de losregistros de contaminantes ambientales, el aporte relativo de un tipo particular de fuente decontaminación.

Esto sólo puede realizarse a través de la modelización del proceso de difusión decontaminantes en el medio turbulento atmosférico. Puede decirse que desde el comienzo, existióparalelamente a la medición propiamente dicha de contaminantes atmosféricos una intensa actividad de

investigación aplicada al análisis de los datos relevados y el diseño de nuevas mediciones.



A título de ejemplo se observan en la figura 6 los datos de MPS medidos en el ObservatorioNaval, en la zona de influencia de la Central Costanera entre el 18 de julio y el 1 de noviembre de 1995.

0

5

10

1520

25

30

35

40

45

50

C o n c e n

t r a c i ó n ( µ g m

- 3 )

Figura 6: Serie de Concentraciones de MPS medidas en el Observatorio Naval

La operación de dicha central no es la única determinante del deterioro de la calidad del aire enla zona. Existen otras fuentes de contaminación y por lo tanto la evaluación del aporte relativo de lasmismas a la contaminación atmosférica no puede realizarse solamente mediante el análisis de datos decalidad de aire tal como están presentados en la figura 6. El análisis de los datos meteorológicos en

correlación con los valores medidos permite avanzar un paso más en la caracterización del problema.En la figura 7 se observan las concentraciones ambientales de MPS en función del número de horas quesoplaron vientos que conectan la fuente (Central Costanera) con el receptor (medidor de alto volumen enel Observatorio Naval) y la inexistencia de una correlación entre ambas variables.

0

5

1015

20

25

30

35

40

45

50

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Número de horas de vientos conectantes

C o n c

e n t r a c i ó n ( µ g m

- 3 )

Figura 7: MPS y vientos que conectan la Central con el Observatorio Naval

Estrategias para la evaluación del aporte de una central térmica a la contaminación atmosférica

Como ya se discutió, las centrales operan en general en presencia de otras fuentes y por lotanto es necesario emplear diversas estrategias para discernir el rol de cada una en la problemática

ambiental. El empleo de modelos para evaluar el aporte de distintas fuentes a la contaminaciónatmosférica en una determinada región, es una herramienta poderosa que permite estimarconcentraciones en cientos de localizaciones, predecir el impacto de nuevas fuentes propuestas que noestán en operación y detectar lugares críticos, candidatos para la localización de las unidades demonitoreo de calidad de aire ambiente.

El conocimiento de la relación directa fuente→receptor implica el uso de modelosmeteorológicos de dispersión muchos de cuyos parámetros pueden adecuarse a situaciones localeshaciendo uso de las mediciones de campo ya realizadas. Por otra parte la resolución del problemainverso receptor→fuente se basa en investigar modelísticamente la importancia y naturaleza de lasfuentes contaminantes a través de la información subyacente en las concentraciones de elementos ocomponentes claves en el aire ambiente. De esta manera esta manera es posible detectar cuáles hansido las actividades industriales o urbanas que han contribuido y en qué proporción al deterioro de la

calidad del aire en una dada región.



Se han empleado modelos de dispersión (10-15), análisis de receptores (16, 17) y redesneuronales como estrategias de diagnóstico del vínculo fuente-receptor en estudios de contaminaciónatmosférica (18, 19). En este trabajo, y siempre a modo de ejemplo, se resumen algunos de losresultados obtenidos utilizando redes neuronales para la identificación del aporte relativo de un númeropequeño de fuentes de óxidos de azufre utilizando simultáneamente las concentraciones ambientales encorrelación con la información meteorológica.

El empleo de los algoritmos de redes neuronales es particularmente apto cuando se trata deanalizar datos ruidosos o sujetos a incertezas, como es el caso actual de las variables atmosféricas ylos datos medidos en cada sitio receptor. Este tipo de tratamiento, cuya descripción exhaustiva está enla referencia 19 se ha empleado en un sistema simulado (para verificar la factibilidad del método) y se haaplicado a un caso real para dilucidar el aporte relativo de la Central Térmica de San Nicolás a lapresencia de óxidos de azufre en el aire ambiente.

15

17

19

21

23

25

27

29

31

1 6 1 1

1 6

2 1

2 6

3 1

3 6

4 1

4 6

5 1

5 6

6 1

6 6

hora

E m

i s i ó n ( g / s )

Datos reales

Salida de la red

La comparación indicada en la figura 8 muestra la capacidad de la red para recuperar los datosde emisión a partir de concentraciones medidas, para la identificación de fuentes en condicionesruidosas.

APORTE A LA NORMATIVA AMBIENTAL

La Guía Metodológica para la Evaluación del Impacto Ambiental Atmosférico (1) constituye elprimer documento que regula aspectos técnicos de los estudios de impacto ambiental atmosférico ennuestro país. Fue desarrollada a pedido del ENRE con el objeto de establecer un protocolo para larealización de estudios de la influencia de las centrales termoeléctricas en el deterioro de la calidad delaire en los alrededores de las mismas. Considera particularmente los óxidos de azufre, óxidos denitrógeno y material particulado, por ser los contaminantes indicados por la Secretaría de Energía en suResolución 182/95.

El documento fue desarrollado teniendo en cuenta sólo las fuentes mayoritarias de

contaminación atmosférica pertenecientes al parque termoeléctrico de la Argentina y por lo tanto secircunscribe al tratamiento de chimeneas de centrales térmicas (fuentes de tipo punto con importantescaudales efluentes a temperaturas por lo general superiores a 100 °C).

El proceso de elaboración de la Guía insumió un año y medio a partir de mayo de 1995.Existieron dos versiones previas a la definitiva que fue la que adoptó el ENRE, con algunos ajustes deforma, declarándola de observancia obligatoria para los agentes del mercado eléctrico mayorista (20).Debido a la importancia de las consideraciones técnicas que llevaron a realizar las sucesivasmodificaciones y su influencia en el documento final, se presentan a continuación las característicasmás relevantes de cada una de las versiones realizadas.



Primera versión

Para la modelación de la dispersión de contaminantes en atmósfera, esta versión adoptó la detipo gaussiana con un criterio abierto, en el sentido de no indicar explícitamente ningún modelo enparticular. Cuando se empezó a escribir la Guía , a mediados de 1995, no estaba planteada la discusiónsobre la utilización regulatoria en Argentina de modelos adoptados, en este carácter, por otros países.De manera que esta primera versión brindó las bases explícitas de los modelos a utilizar a través deapéndices que indicaban la ecuación gaussiana, el cálculo de los perfiles de velocidades de viento, delas alturas efectivas de emisión, del efecto remoción por edificios, de la altura de capa de mezcla segúnla prescripción de Holzworth (21) así como de los parámetros de la dispersión.

También dejaba abierta la elección del tipo de análisis a realizar, en el sentido de sugerir, y noimponer, la utilización de modelos de sondeo para el estudio de una sola chimenea y de modelosdetallados para más de dos fuentes. Esta libertad caducó en las versiones sucesivas en donde lascondiciones para las cuales se puede plantear el estudio por medio de un modelo de sondeo aparecenindicadas específicamente.

La organización de los datos de las fuentes de emisión planteada en esta versión prevalecióhasta el final. Con respecto a la información meteorológica, se requerían datos horarios de superficie ydos mediciones diarias de datos de altura. La solicitud de valores de concentración de fondo ya fueintroducida en este documento.

De acuerdo a este esquema, era necesaria la intervención de expertos en el tema para llevar

correctamente a cabo las evaluaciones de impacto. Esta importante consideración continuó teniendovigencia en las otras dos versiones si bien se facilitó el acceso al documento a un público menosespecializado.

El ENRE organizó en diciembre de 1997 una presentación pública de esta versión en la sede dela Asociación Argentina de Generadores de Energía Eléctrica (AGEERA) que constituyó la primeraoportunidad que tuvieron los distintos actores para opinar sobre el tema. A raíz de esta presentación, laprimera versión recibió dos revisiones, una por parte de AGEERA y otra de Radian International LLC, através de Radian Argentina.

La revisión de Radian International aconsejaba al ENRE adoptar el documento de la Agencia deProtección Ambiental de los EE. UU. (U.S. EPA) que figura en la referencia 22. Allí se plantea llevar acabo los estudios por medio de etapas de nivel creciente de detalle, criterio finalmente adoptado en la

elaboración de la segunda versión de la Guía . Otro comentario importante de esta revisión señalaba laausencia de recomendaciones acerca de los modelos a utilizar.

AGEERA en su informe indicaba la escasez de datos que permitan evaluar la contaminación defondo solicitada por la Guía . Esta demanda se prolongaría hasta la versión final en la que, por decisióndel ENRE, se continuó con el requerimiento de esta información.

Segunda versión

La segunda versión planteó entonces llevar a cabo el estudio en tres etapas. La primera, desondeo simple, para determinar si las fuentes en estudio presentan un problema potencial para lacalidad del aire. La segunda, de sondeo detallado, necesaria cuando de la etapa 1 surgía la posibilidad

de obtener altas concentraciones de contaminantes en los alrededores de las fuentes. A la tercera sepodía acceder por dos caminos: uno, si los resultados de la etapa 2 continuaban indicando la existenciade un problema potencial para la calidad del aire, y otro cuando existían otros factores que indicaban lanecesidad de encarar directamente el problema con modelos más refinados.

Una condición fuerte que hacía falta para encarar el estudio a través de la etapa 1, era que lasalturas efectivas de la pluma para condiciones neutrales e inestables y con prevalencia del efecto delmomento cinético frente al del empuje térmico, estuvieran comprendidas en un rango entre 10 y 300metros. Como esta situación no se daba prácticamente para ninguna central térmica del país, se tomóla decisión de eliminar esta etapa en la última versión de la Guía .



La etapa 2 implicaba realizar una exploración exhaustiva por todas las situaciones posibles develocidad de viento y clases de estabilidad, de modo de identificar aquella para la cual se producía lamayor concentración horaria. Esto se podía llevar a cabo utilizando el modelo SCREEN (24) con laopción "Full Meteorology" , que no sólo identifica la combinación velocidad de viento - clase deestabilidad más adversa, sino que ubica la altura de capa de mezcla un metro por encima de la alturaefectiva de emisión. Esta metodología resultaba clara en el caso de analizar una sola chimenea. Para elcaso de chimeneas múltiples no se aclaraba cómo debía considerarse la altura de capa de mezcla,situación que fue resuelta en la versión definitiva.

Atendiendo la sugerencia de Radian International, se incluyó una guía sobre la utilización de losmodelos desarrollados por la U.S. EPA (23). Si bien no fue impuesto el uso de ningún modelo enparticular, continuando con el criterio abierto de la versión anterior, se presentaron los modelos aptos aser utilizados para la evaluación de un amplio rango de situaciones posibles del parque de generacióntermoeléctrica. La nueva estructura de etapas adoptada, facilitó el seguimiento de los pasos indicadosen la Guía a través de la utilización de estos modelos.

Se requería de datos meteorológicos horarios de superficie como datos de entrada de losmodelos detallados en caso de realizar el estudio de acuerdo a los pasos indicados en la etapa 3. Estainformación también era necesaria para encarar la etapa 2 donde se indicaba la construcción de unamatriz de frecuencias de clase de estabilidad – velocidad de viento por su utilidad en la interpretación delos resultados. Sin embargo teniendo en cuenta el costo de obtención de estos datos en nuestro país,la tercera versión de la Guía sólo indica su utilización para los modelos detallados de la etapa 3.

Se incluyeron cinco apéndices. Dos de ellos conservaron las fórmulas indicadas en la primeraversión para calcular la altura efectiva de emisión, y la altura de la capa de mezcla según la prescripciónde Holzworth. El primero no aparece en la versión definitiva, remitiendo al lector a la bibliografía, que enalgunos casos requiere de un conocimiento profundo del tema, y el otro fue reemplazado por unaparametrización que permite realizar el cálculo sin contar con datos meteorológicos de altura. Los otrostres apéndices continuaron formando parte de la Guía , e indican respectivamente la disponibilidad demodelos de la agencia U.S: EPA , los criterios para establecer las clases de estabilidad atmosférica ylas estaciones de medición del Servicio Meteorológico Nacional que poseen datos horarios de superficiecon análisis de calidad del dato.

En esta versión se incluyó la consideración del efecto de fumigación que, si bien por lo generalse presenta durante períodos relativamente breves, puede provocar concentraciones significativamentealtas. El análisis de la ocurrencia de fumigación se excluyó de la versión final de la Guía debido a la

dificultad concreta de su inclusión, ya que los modelos detallados en cuestión no consideran estefenómeno.

Asimismo, se incluyeron recomendaciones para simplificar el tratamiento de fuentes múltiples yla evaluación de la concentración de un contaminante en base a la calculada para otro. Ninguna deestas consideraciones modificaban el resultado final de las evaluaciones de impacto a realizarse y no seincluyeron en la versión final, aunque en algunos casos simplificaban significativamente los cálculos.

Este documento fue presentado a mediados de 1996, un año después de comenzado el trabajo,en una audiencia pública organizada por el ENRE en su sede. A posteriori se convino su revisiónexhaustiva con representantes de AGEERA en base a la cual se elaboró la tercera versión.

Tercera versión

La versión final de la Guía plantea llevar a cabo el estudio en dos etapas, una de sondeo quecorresponde a la etapas 2 de la versión anterior y otra detallada semejante a la etapa 3.

Un cambio significativo que se introduce para los análisis de sondeo es, en el caso dechimeneas múltiples, la exploración sucesiva de todas las situaciones que surgen de considerar laaltura de capa de mezcla 1 metro por encima de cada una de las alturas efectivas de emisión de cadachimenea. Todos los valores de concentración para distintos promedios de tiempo menores o iguales a24 horas se calculan en base a las concentraciones horarias. Para períodos de largo plazo se realiza unpromedio ponderado de la concentración promedio para ocho horas ponderado mediante las frecuenciasde vientos por dirección de la referencia 25. El empleo de concentraciones de ocho horas toma en

cuenta que las frecuencias de viento se calculan con datos tridiurnos.



Para los estudios por medio de modelos detallados se introduce una modificación importanterespecto de la presentación de resultados. Se solicita presentar el número de ocurrencias deconcentraciones mayores al 80% del valor del nivel guía correspondiente, y organizarlas en rangos hastallegar al 120%. Esto, junto con la organización de la información meteorológica de superficie, permiteanalizar la ocurrencia de situaciones de riesgo ambiental.

Actualizaciones y posible adaptación a otras fuentes

Una mayor especificidad relativa a la deposición de partículas y la inclusión del efecto defumigación son dos actualizaciones que pueden ser realizadas con relativa facilidad. La última versióndel modelo ISC (26) incluye nuevos algoritmos para el cálculo de la deposición de partículas, de modoque es necesario indicar la forma de encarar estudios de concentración de este contaminante. El efectode fumigación se podría incluir definiendo adecuadamente rangos de horas del día y de temperaturasambientales para los cuales, utilizando el modelo SCREEN, sería posible evaluar el aumento de laconcentración ambiental de cada contaminante debido a este fenómeno.

La Guía es un documento especialmente orientado a la problemática atmosférica asociada a lascentrales termoeléctricas. Es por ello que considera solamente fuentes de tipo punto y desarrolla cadauno de los detalles relacionados con éstas. Su extensión a otro tipo de industrias debe incluir los pasosnecesarios no sólo para la adecuación a una mayor diversidad de fuentes de tipo punto sino también eltratamiento de fuentes de área y volumétricas. La Secretaría de Política Ambiental de la Provincia deBuenos Aires, en su resolución 242/97, adoptó la Guía para ser utilizada por todos los establecimientos

industriales de la Provincia, incluyendo una etapa de sondeo simple similar a la que figuraba en lasegunda versión. Esta modificación no resulta suficiente para abarcar la diversidad de fuentes emisorasde esta región y debiera efectuarse una revisión de esta resolución que contemple esta situación y a lavez pondere la importancia relativa de los distintos tipos de fuentes.

Por último, es importante destacar que durante el desarrollo de la Guía y mediante la gestióndel ENRE, se estableció un proceso de consulta muy activo con cada uno de los sectores vinculados altema. Este criterio permitió llegar a un resultado final acorde con lo esperado por el organismo reguladory posible de realizar por parte del sector de generación termoeléctrica.

CONCLUSIONES

Los problemas de contaminación atmosférica, que están recibiendo atención creciente en laArgentina, requieren el desarrollo de estudios de investigación básica y aplicada de caráctermultidisciplinario que tomen en cuenta las demandas de la sociedad. El estudio de los componentesperjudiciales presentes en la atmósfera debe ir más allá de meras mediciones de la concentración deestos contaminantes, para avanzar en la comprensión de los mecanismos que regulan la dinámica delos mismos. Este criterio no descalifica al monitoreo ambiental; por el contrario, dicho monitoreo esimprescindible como primer paso en los estudios propuestos al asegurar la disponibilidad de informaciónde campo.

Este trabajo muestra algunas de las posibilidades de interacción entre un organismo regulador,responsable en parte del control ambiental, y el sector científico - técnico que, además de llevar a caboel monitoreo ambiental, aportó esfuerzos para

• generar información de base concerniente a factores de emisión,• desarrollar estrategias para diagnosticar el aporte relativo de distintas fuentes a la contaminación

atmosférica, y

• desarrollar los aspectos técnicos de una norma ambiental.

RECONOCIMIENTOS

El trabajo fue desarrollado como parte de los Proyectos CNEA-CAC-UAQ 95-Q-04-01 y 95-Q-04-02.Se agradece al Ente Nacional Regulador de la Electricidad su permanente interés por la tarea llevada acabo y los fondos provistos para cubrir las campañas de monitoreo y parte del desarrollo de la Guía .



REFERENCIAS

1. L.E. Dawidowski, D.R. Gómez y S.L. Reich, "Guía Metodológica para la Evaluación del ImpactoAtmosférico", publicación de la Honorable Cámara de Diputados de la Nación (septiembre, 1997).

2. "Sistema Argentino de Interconexión. Generación Bruta por Tipo de Fuente", Revista Argentina

Nuclear , 11, N°66 (1997).

3. G. Díaz de Hasson, C.E. Suárez y H. Pistonessi, "Energía y medio ambiente en Argentina.Evolución pasada y futura", IDEE/FB (marzo, 1994).

4. "Methods for Determination of Sulfur Oxides in Flue Gas, Japanese Industrial Standard , JIS K0103(1988).

5. "Methods for Determination of Oxides of Nitrogen in Flue Gas, Japanese Industrial Standard , JISK0104 (1984).

6. "Methods of Measuring Dust Concentration in Flue Gas, Japanese Industrial Standard , JIS Z8808(1992).

7. US EPA, "Compilation of Air Pollution Emission Factors, Volume I: Stationary and Area Sources",Fourth Edition, AP-42. U.S. EPA, Research Triangle Park, North Carolina (1985).

8. A.P. Economopoulos, "Assessment of Sources of Air, Water and Land Pollution. A Guide to RapidSource Inventory Techniques and their Use in Formulating Environmental Control Strategies", World

Health Organization, WHO/PEP/GETNET/93.I-A , Geneva (1993).

9. International Panel on Climate Change, "Greenhouse Gas Inventory Reference Manual", IPCC

Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories (1995).

10. L.E. Dawidowski, D.R. Gómez y S.L. Reich,"Evaluación del Impacto Ambiental Asociado a laEmanación de Efluentes Gaseosos de Centrales Termoeléctricas", 16a Reunión de la AsociaciónArgentina de Energías Renovables y Ambiente, 6°Congreso Latinoamericano de Energía Solar, LaPlata (diciembre, 1993).

11. L.E. Dawidowski, D.R. Gómez y S.L. Reich, "Estudio de la sensibilidad de distribución decontaminantes de chimeneas a la parametrización de factores meteorológicos intervinientes", 17 a

Reunión de Trabajo de la Asociación de Energía Solar, Rosario (octubre, 1994).

12. L.E. Dawidowski, D.R. Gómez y S.L. Reich, "Evaluación de impacto ambiental atmosférico para laoperación de la Central Costanera y comparación con análisis de calidad de aire para variosescenarios de emisión", Convenio CNEA - E.N.R.E. (1994).

13. L.E. Dawidowski, D.R. Gómez y S.L. Reich, "Evaluación de concentraciones ambientales de SO x

para varios tipos de combustibles para la Central Térmica San Nicolás", Convenio CNEA - E.N.R.E.

(1994).

14. L.E. Dawidowski, D.R. Gómez y S.L. Reich, "Análisis de escenarios. Concentraciones ambientalesde material particulado en suspensión para distintas condiciones de emisión de la Central TérmicaSan Nicolás", Convenio CNEA - E.N.R.E. (1994).

15. L.E. Dawidowski, D.R. Gómez y S.L. Reich, "Análisis de la información de las campañas demedición del 31/10 al 15/12 de 1994 y del 5/1 al 4/2 de 1995 para evaluar el aporte de la CTSN a lacontaminación atmosférica", Convenio CNEA - E.N.R.E. (1995).

16. L.E. Dawidowski, D.R. Gómez, S.L. Reich, C. Vázquez, M. Villegas y M. Warnes, "Calidad de aireen los alrededores de una central termoeléctrica", BIEL ´97 -. 5º Congreso Técnico Internacional

Industria Eléctrica y Luminotécnica , Buenos Aires (octubre, 1997).

17. L.E. Dawidowski, D.R. Gómez, S.L. Reich, C. Vázquez y M. Warnes, "Caracterización de materialpaticulado en suspensión por medio de WDXRF. Identificación de fuentes de contaminación", XI

Reunión CHEMRAWN en Química Ambiental, Montevideo, Uruguay (marzo, 1998).

18. S.L. Reich, L.E. Dawidowski y D.R. Gómez, "Redes neuronales como estrategia para discriminar elaporte, en un dado receptor, de fuentes potenciales de contaminación gaseosa", Jornada de Trabajo

Contaminación Atmosférica Urbana , Buenos Aires, 1997.

19. Reich, D.R. Gómez y L.E. Dawidowski, "Artificial neural networks for the identification of unknown airpollution sources", a aparecer en Atmospheric Environment.

20. Resolución ENRE N°13/97, Boletín Oficial N° 28.656 , p. 27 (16 de enero, 1997).



21. G.C. Holzworth, "Mixing heights, wind speeds and potential for urban pollution throughout thecontiguous United States", Office of Air Pollution Programs AP-101, U.S. EPA, NTIS PB 207 103

(1972).

22. U.S. Environmental Protection Agency, "Screening procedures for estimation the air quality impactof stationary sources", revised, EPA-450/R-92-019 (1992).

23. U.S. Environmental Protection Agency, "Guideline on air quality models, revised", EPA-450/2-78-

027R (1986).

24. U.S. Environmental Protection Agency, "SCREEN3 Model user´s guide", EPA-454/B-95-004 (1995).

25. Servicio Meteorológico Nacional, "Estadísticas Climatológicas 1981-1990, Serie B - N° 37, 1 ra

Edición (1992).

26. U.S. Environmental Protection Agency, "User´s Guide for the Industrial Source Complex (ISC3)Dispersion Models", EPA-454/B-95-003 (1995).

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